Расчет оборудования камеры охлаждения фруктов

Исходные данные. В камере охлаждения фруктов (рис. 6) с температурой t _пм = 0 °С находятся яблоки, упакованные в деревянные ящики. Начальная температура яблок t _н = 25 °C, конечная – t _к = 6 °C.

Рис. 6. Камера охлаждения фруктов

Требуется: определить продолжительность охлаждения, вместимость камеры, тепловую нагрузку на камерное оборудование, подобрать воздухоохладители.

Для качественного и интенсивного охлаждения фруктов, уложенных в ящики, штабель формируем таким образом, чтобы обеспечить через него инфильтрацию холодного воздуха. При таком складировании норма загрузки, отнесенная к 1 м² строительной площади камеры составляет g_f = 400 кг/м² (прил. 7). Строительная площадь камеры

F = LB = 18×6 = 108 м².

Вместимость камеры

M = F g_f = 108×400 = 43 200 кг = 43,2 т.

Продолжительность охлаждения яблок, уложенных в деревянную тару, можно найти из зависимости [7]

t = (1/ m)ln((t _н – t _пм)/(t _к – t _пм)) =

= (1/0,000018) ln (25 – 0)/(6 – 0)) = 79 200 с = 22 ч,

где m – темп охлаждения; для яблок, упакованных в ящики, и при скорости ин-фильтрации воздуха w _н = 0,8 – 1,0 м/с принимают m = (16,1 – 19,7)×10^–6 с^–1 [2].

Теплоприток через ограждающие конструкции камеры рассчитываем с учетом теплопритока от солнечной радиации только через кровлю холодильника [3]

Q ₁ = S(k_i F_i D t_i) + kF D t _с = 0,40×6×4,8 (31 – 0) + 0,52×6×4,8 (12 – 0) + + 0,37×6×18 (31 – 0) + 0,37×6×18×18 = 2495 Вт» 2,5 кВт,

где k – коэффициент теплопередачи ограждения, принимаем для наружной стены 0,40 Вт/(м²×К), для внутренней с коридором – 0,52 Вт/(м²×К), для покрытия – 0,37 Вт/(м²×К) [3]; D t _с – дополнительная разность температур от солнечной радиации [3], D t _с = 18 °С.

Теплоприток от охлаждаемых яблок, упакованных в ящики,

Q ₂ = [ M c _яб (t _н – t _к)/t + M _т c _т (t _н – t _к.т)/t] K = [43 200×3,3 (25 – 6)/79 200 + + 4 320×2,7 (25 – 3)/79 200] 1,3 = 48,7 кВт,

где c _яб – удельная теплоемкость яблок, кДж/(кг×К) (прил. 8); c _т – удельная теплоемкость тары, кДж/(кг×К) (прил. 9); M _т – масса тары, M _т = 0,1 M = = 0,1×43 200 = 4 320 кг; t _к.т – температура тары в конце охлаждения, принимаем 3 °С; K – коэффициент неравномерной тепловой нагрузки по времени (для камер с периодической нагрузкой-выгрузкой K = 1,2 ¸ 1,3).

Теплоприток от биохимических процессов, протекающих в яблоках

Q _2б = M q _б= 43,2×9 = 400 Вт = 0,4 кВт,

где q _б– удельная теплота биохимического процесса (прил. 10), q _б = 9–11 Вт/т.

Эксплуатационные теплопритоки принимаем ориентировочно

Q ₄ =0,2 Q ₂ = 0,2×48,7» 10 кВт.

Тепловая нагрузка на камерное оборудование будет равна

Q ₀ = 2,5 + 48,7 + 0,4 + 10 = 61,6 кВт.

Теплообменная площадь воздухоохладителей должна быть не менее

F _в = Q ₀/(k ₀q₀) = 61 600/(15×6) = 684 м²,

где k ₀ – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, принимаем 15 Вт/(м²×К) (см. прил. 4); q₀ – температурный напор, с целью уменьшения опасности подмораживания продуктов для фруктовых камер принимают в пределах 5–6 К.

Принимаем к установке в камере аммиачные воздухоохладители марки GHP 065 F/212 (прил. 11). Воздухоохладитель имеет теплообменную поверхность f _в= 177,4 м², шаг оребрения t _р= 12 мм, диаметр вентилятора d _в = 0,65 м, мощность электродвигателя вентилятора N _вен = 0,75 кВт, два вентилятора n _вен = 2 шт., общая объемная подача вентиляторов V _вен = 17 400 м³/ч. Тогда количество установленных воздухоохладителей

n _в = F _в/ f _в = 684/177,4 = 4 шт.

Суммарная объемная подача вентиляторов четырех воздухоохладителей

V _с = n _в V _вен = 4×17 400 = 70 000 м³/ч = 19,5 м³/с.

Кратность циркуляции воздуха в камере находим по зависимости

z = V _с/(LBH) = 70 000/(18×6×4,8) = 135 ч^–1.

Для камер интенсивного охлаждения фруктов рекомендуемое значение кратности циркуляции 140–200 ч^–1, т. е. подобранные воздухоохладители удовлетворяют технологическим условиям работы такой камеры.

Действительная тепловая нагрузка на камерное оборудование составляет

Q _д = Q ₁ + Q ₂ + Q _2б + n _в n _вен N _в =

= 2,5 + 48,7 + 0,4 + 8×0,75 = 57,6 кВт,

что несколько меньше Q ₀ = 61,6 кВт и дополнительных перерасчетов делать не требуется.

Величина охлаждения воздуха в воздухоохладителях

D t = Q _д/ V _с с _вr_в = 57,6/(19,5×1×1,3) = 2,46 °С,

где с _в – удельная теплоемкость воздуха при температуре воздуха камеры, кДж/(кг×К); r_в — плотность воздуха, кг/м³ (см. прил. 1).

Для камер охлаждения рекомендуемая величина подохлаждения воздуха составляет D t = 2–4 К. Следовательно, подобранные воздухоохладители удовлетворяют технологическим требованиям. На рис. 7 представлено размещение подобранных воздухоохладителей.

Рис. 7. Размещение воздухоохладителей в камере охлаждения фруктов:

1 – воздухоохладитель; 2 – камера

Возможен и другой вариант решения этой задачи с использованием хладоновых воздухоохладителей, например, марки GHP 071D/110 (см. прил. 12). Воздухоохладитель имеет теплообменную поверхность f _в = 114,1 м², шаг оребрения t _р = 10 мм, один вентилятор n _вен = 1, объемную подачу вентилятора V _вен = 13 230 м³/ч. Тогда количество установленных воздухоохладителей

n _в = F _в/ f _в = 684/114,1 = 6 шт.

Суммарная объемная подача вентиляторов шести воздухоохладителей

V _с = n _в V _вен = 6×13 230 = 79 380 м³/ч = 22 м³/с.

Применение хладоновых воздухоохладителей позволяет укомплектовать каждый воздухоохладитель автоматизированным компрессорно-кон-денсаторным агрегатом, например, марки P8-LHA-50Х (прил. 14). Агрегат обеспечивает холодопроизводительность Q ₀ = 10,2 кВт при температуре кипения хладона t ₀ = –6 °С и температуре окружающего воздуха t _н.в = 27 °С.

Дата добавления: 2014-11-20